2014年高考物理真题分类汇编：原子物理

高考专题训练原子物理时间：40分钟分值：100分1．(多选题)(2013·河北保定期末)下列说法正确的是( )A．汤姆生发现了电子，表明原子具有核式结构B．太阳辐射的能量主要来自太阳内部的热核反应C．一束光照射到某种金属上不能发生光电效应，是因为该束光的波长太短D．将放射性元素掺杂到其他稳定元素中，并升高其温度，增加压强，它的半衰期也会相应发生改变E．两个质量较轻的原子核聚变成一个中等质量的原子核必然释放核能解析汤姆生发现了电子，不能表明原子具有核式结构，选项A错误；太阳辐射的能量主要来自太阳内部的热核反应，选项B正确；一束光照射到某种金属上不能发生光电效应，是因为该束光的波长太长，选项C错误；将放射性元素掺杂到其他稳定元素中，并升高其温度，增加压强，它的半衰期不变，选项D错误；两个质量较轻的原子核聚变成一个中等质量的原子核必然释放核能，选项E正确．答案BE2．(2013·江苏省质检)热辐射是指所有物体在一定的温度下都要向外辐射电磁波的现象．辐射强度指垂直于电磁波方向的单位面积在单位时间内所接收到的辐射能量．在研究同一物体于不同温度下向外辐射的电磁波的波长与其辐射强度的关系时，得到如图所示的图线：图中横轴λ表示电磁波的波长，纵轴Mλ表示物体在不同温度下辐射电磁波的强度，则由Mλ­λ图线可知，同一物体在不同温度下，将：( )A．向外辐射相同波长的电磁波的辐射强度相同B．向外辐射的电磁波的波长范围是相同的C．向外辐射的最大辐射强度随温度升高而减小D．向外辐射的最大辐射强度的电磁波的波长随温度升高向短波方向偏移解析由Mλ­λ图线可知，同一物体在不同温度下，向外辐射相同波长的电磁波的辐射强度随温度的升高而增大，选项A错误；向外辐射的电磁波的波长范围是不相同的，选项B错误．向外辐射的最大辐射强度随温度升高而增大，向外辐射的最大辐射强度的电磁波的波长向短波方向偏移，选项C错误，D正确．答案 D3．一个氢原子从n＝3能级跃迁到n＝2能级，该氢原子( )A．放出光子，能量增加B．放出光子，能量减少C．吸收光子，能量增加D．吸收光子，能量减少解析本题考查玻尔原子模型中跃迁假设，意在考查学生的理解能力．氢原子从高能级向低能级跃迁时，将以辐射光子的形式向外放出能量，故B正确．答案 B4．(多选题)(2013·河南名校质检)已知金属钙的逸出功为 eV，氢原子的能级图如图所示．一群氢原子处于量子数n＝4能级状态，则( )A．氢原子可能辐射6种频率的光子B．氢原子可能辐射5种频率的光子C．有3种频率的辐射光子能使钙发生光电效应D．有4种频率的辐射光子能使钙发生光电效应解析因为一群氢原子能产生的光谱线种类为6种，而在这6种中，从4、3、2跃迁到1的发光能量都大于已知金属钙的逸出功 eV，都能使钙发生光电效应，而辐射的其他光子的能量都小于金属钙的逸出功 eV，都不能使钙发生光电效应，因此只有3种．A、C正确．答案AC5．(多选题)(2013·江苏苏南四校联考)下列说法正确的是( )A．比结合能小的原子核结合成比结合能大的原子核时一定释放核能B．一定强度的入射光照射某金属发生光电效应时，入射光的频率越高，单位时间内逸出的光电子数就越多C．根据玻尔理论可知，氢原子辐射出一个光子后，氢原子的电势能减小，核外电子的运动速度增大D．β射线的速度接近光速，普通一张白纸就可挡住解析比结合能小的原子核结合成比结合能大的原子核时一定释放核能，选项A正确；一定强度的入射光照射某金属发生光电效应时，入射光的强度越高，单位时间内逸出的光电子数就越多，而入射光的频率越高，则逸出的光电子的初动能越大，选项B错误；根据玻尔理论可知，氢原子辐射出一个光子后，氢原子的电势能减小，核外电子的运动速度增大，选项C正确；β射线的速度接近光速，普通一张白纸可挡住α射线，不能挡住β射线，选项D错误．答案AC6．(多选题)(2013·甘肃省五市联考)关于核电站和核辐射，下列说法中正确的是( )A．核反应堆发生的是轻核聚变反应B．核反应堆发生的是重核裂变反应C．放射性同位素的半衰期长短是由核内部本身决定，与外部条件无关D．放射性同位素的半衰期长短与地震、风力等外部环境有关解析核反应堆发生的是重核裂变反应，选项A错误，B正确；放射性同位素的半衰期长短是由核内部本身决定，与外部条件无关，选项C正确，D错误．答案BC7．(2013·天星调研卷)核能作为一种新能源在现代社会中已不可缺少，我国在完善核电安全基础上将加大核电站建设．核泄漏中的钚(Pu)是一种具有放射性的超铀元素，它可破坏细胞基因，提高患癌症的风险．已知钚的一种同位素239 94Pu的半衰期为24 100年，其衰变方程为239 94Pu→X＋42He＋γ，下列有关说法正确的是( )A．X原子核中含有92个中子B．100个239 94Pu经过24 100年后一定还剩余50个C．由于衰变时释放巨大能量，根据E＝mc2，衰变过程总质量增加D．衰变发出的γ放射线是波长很短的光子，具有很强的穿透能力解析根据核反应方程遵循的规律，X原子核中含有92个质子，235个核子，143个中子，选项A错误．半衰期是对大量原子核衰变的统计规律，100个239 94Pu经过24 100年后不一定还剩余50个，选项B错误；由于衰变时释放巨大能量，衰变过程总质量不变，放出粒子的质量和生成新核的质量之和小于衰变前核的质量，选项C错误；衰变发出的γ放射线是波长很短的光子，具有很强的穿透能力，选项D正确．答案 D8．μ子与氢原子核(质子)构成的原子称为μ氢原子(hydrogen muon atom)，它在原子核物理的研究中有重要作用．图为μ氢原子的能级示意图，假定光子能量为E的一束光照射容器中大量处于n＝2能级的μ氢原子，μ氢原子吸收光子后，发出频率为ν1、ν2、ν3、ν4、ν5和ν6的光，且频率依次增大，则E 等于( )A ．h (ν3－ν1)B ．h (ν5＋ν6)C ．hν3D ．hν4答案 C9．(多选题)(2013·甘肃嘉峪关检测)对聚变反应21H ＋31H ―→42He ＋10n ，下列说法中正确的是( ) H 和31H 是两种不同元素的原子核 H 和31H 是氢的两种同位素的原子核 C ．这个反应过程中有质量亏损 D ．这个反应既是核反应，又是化学反应解析 21H 和31H 是氢元素的两种不同的同位素的原子核，选项A 错误，B 正确；聚变反应21H ＋31H ―→42He ＋10n 有质量亏损，释放核能，这个反应是核反应，不是化学反应，选项C 正确，D 错误．答案 BC10．(多选题)(2013·广东省十校联考)右图是某金属在光的照射下，光电子最大初动能E k 与入射光频率ν的关系图象，由图象可知：( )A ．该金属的逸出功等于EB ．该金属的逸出功等于hν0C ．入射光的频率为2ν0时，产生的光电子的最大初动能为2ED ．入射光的频率为12ν0时，产生的光电子的最大初动能为12E解析 根据爱因斯坦光电效应方程，结合题给光电子最大初动能E k 与入射光频率的关系图象，该金属的逸出功等于E ，等于hν0，选项A 、B 正确．入射光的频率为2ν0时，产生的光电子的最大初动能为E ，入射光的频率为12ν0时，不能产生光电效应，选项C 、D 错误．答案 AB11．(2013·江苏省连云港市期末)一个静止的氮核147N 俘获一个速度为×107m/s 的中子生成一个复核A ，A 又衰变成B 、C 两个新核．设B 、C 的速度方向与中子速度方向相同，B 的质量是中子的11倍，B 的速度是106m/s ，B 、C 两原子核的电荷数之比为5 2.求：(1)C 为何种粒子？ (2)C 核的速度大小．解析 (1)静止的氮核147N 俘获一个速度为×107m/s 的中子生成一个复核A ，复核A 质量数为15，B 的质量数是11，则C 核的质量数是4.根据B 、C 两原子核的电荷数之比为52可知C 核的电荷数为2，所以C 为α粒子(氦原子核42He)；(2)设中子质量为m ，B 的质量为11m ，C 的质量为4m .由动量守恒定律，mv ＝11mv B ＋4mv C ， 解得v C ＝3×106m/s.答案 (1)α粒子(氦原子核42He) (2)3×106m/s12．钚的放射性同位素23994Pu 静止时衰变为铀核激发态235 92U *和α粒子，而铀核激发态235 92U *立即衰变为铀核23592U ，并放出能量为 MeV 的γ光子．已知：23994Pu 、23592U 和α粒子的质量分别为m Pu ＝ 1 u 、m U ＝ 9 u 和m α＝ 6 u.1 u ＝ MeV/c 2(1)写出衰变方程；(2)已知衰变放出的光子的动量可忽略，求α粒子的动能． 解析 (1)衰变方程为239 94Pu ―→235 92U *＋α， 235 92U *―→23592U ＋γ.或合起来有239 94Pu ―→23592U ＋α＋γ.(2)上述衰变过程的质量亏损为Δm ＝m Pu －m U －m α， 放出的能量为ΔE ＝Δmc 2，这能量转化为铀核23592U 的动能E U 、α粒子的动能E α和γ光子的能量E γ之和，即 ΔE ＝E U ＋E α＋E γ，故E U ＋E α＝(m Pu －m U －m α)c 2－E γ.设衰变后的铀核和α粒子的速度分别为v U 和v α，则由动量守恒有m U v U ＝m αv α，又由动能的定义知E U ＝12m U v 2U ，E α＝12m αv 2α，所以E U E α＝m αm U， 解得E α＝m U m U ＋m α[(m Pu －m U ＋m α)c 2－E γ]，代入题给数据得E α＝ MeV. 答案 (1)23994Pu ―→23592U ＋α＋γ (2) MeV13．如图所示，在直角坐标系虚线以下区域内有磁感应强度为B 、方向垂直纸面向里的匀强磁场，虚线平行于x 轴，虚线与x 轴相距为h .某一时刻静止于坐标原点的原子核X 发生α衰变，α粒子沿x 轴方向射入磁场，射出磁场时与x 轴正方向的夹角为120°.已知α粒子质量为m ，电荷量为 2，剩余核的质量为M .设衰变过程中释放的核能全部转化为α粒子和剩余核的动能，求原子核X 的质量．解析 设X 衰变时放出的α粒子的速度为v α，在磁场中做匀速圆周运动的半径为r ，则由几何关系可得r ＋r sin30°＝h ①由牛顿第二定律得2eBv α＝m v 2αr②由①②两式解得v α＝4eBh3m③ 设衰变后新核的速率为v ，由动量守恒定律得mv α－Mv ＝0④由③④解得v ＝4eBh3M ⑤衰变过程中释放的能量为 E ＝12mv 2α＋12Mv 2＝8e 2B 2h 29·m ＋M mM ⑥ 由爱因斯坦质能方程得质量亏损Δm ＝E c 2＝8e 2B 2h 29c 2·m ＋M mM⑦ 故原子核X 的质量为m X ＝m ＋M ＋Δm ＝(m ＋M )⎝ ⎛⎭⎪⎫1＋8e 2B 2h 29mMc 2⑧答案 (m ＋M )⎝⎛⎭⎪⎫1＋8e 2B 2h 29mMc 2。

2014年全国15套高考物理试题(含答案)2014年普通高等学校招生全国统一考试（广东卷）理科综合（物理部分）参考答案一、选择题选择题题号 13 14 15 16 17 18 19 2021 答案 B A C B AC AD BD BD AC 非选择题 34、（18分）（1）①1.30②A ③B ④短路（2）①50 ②相等③滑块的动能④正比压缩量 35、（18分）解：(1)P1、P2碰撞过程，动量守恒mv1=2mv ① 解得v= v12=3m/s ② 碰撞损失的动能ΔE＝12mv21－12(2m)v2 ③ 解得ΔE ＝9J ④ (2) 由于P与挡板的碰撞为弹性碰撞.故P在AC间等效为匀减速运动，设P在AC段加速度大小为a，由运动学规律，得μ(2m)g ＝2ma⑤ 3L=vt-12at2⑥ v2＝v-at⑦ 由①⑤⑥⑦解得v1=t2+24tv2=24-t22t ⑧ 由于2s≤t≤4s 所以解得v1的取值范围10m/s≤v1≤14m/s ⑨ v2的取值范围1m/s≤v2≤7m/s 所以当v2=7m/s时，P向左经过A 点时有最大动能 E=12(2m)v22=49J ⑩ 36、（18分）解：（1）粒子在电场中，由动能定理有 qEd=12mv2 -0 ① 粒子在Ⅰ区洛伦兹力提供向心力 qvB0＝mv2r ② 当k=1时，由几何关系得r=L ③ 由①②③解得E=qB02L22md ④ （2）由于2<k<3时，由题意可知粒子在Ⅱ区只能发生一次偏转，由几何关系可知(r-L)2+(kL)2=r2 ⑤ 解得r=(k2+1)2L ⑥ 由②⑥解得v=(k2+1)qB0L2m ⑦ 粒子在Ⅱ区洛伦兹力提供向心力 qvB＝mv2r1 ⑧ 由对称性及几何关系可知 k(3-k)=rr1 ⑨ 解得r1=(3-k) (k2+1)2kL ⑩ 由⑧⑩解得 B＝k(3-k) B0 2014高考物理海南卷 1．如图，在一水平、固定的闭合导体圆环上方。

专题14 波粒二象性、原子结构和原子核（选修3-5）1．【2014·天津卷】下列说法正确确的是A．玻尔对氢原子光谱的研究导致原子的核式结构模型的建立B．可利用某些物质在紫外线照射下发出荧光来设计防伪措施C．天然放射现象中产生的射线都能在电场或磁场中发生偏转D．观察者与波源互相远离时接收到波的频率与波源频率不同2. 【2014·上海卷】核反应方程式94Be+42He 126C+X中的X表示（A）质子（B）电子（C）光子（D）中子3. 【2014·上海卷】不能．．用卢瑟福原子核式结构模型得出的结论是（A）原子中心有一个很小的原子核（B）原子核是由质子和中子组成的（C）原子质量几乎全部集中在原子核内（D）原子的正电荷全部集中在原子核内【答案】B【解析】试题分析：卢瑟福原子核式结构模型的是原子全部正电荷和几乎全部质量都集中在原子内部一个很小的核4.【2014·上海卷】链式反应中，重核裂变时放出的可以使裂变不断进行下去的粒子是（A）质子（B）中子（C）β粒子（D）α粒子5. 【2014·上海卷】在光电效应的实验结果中，与光的波动理论不矛盾．．．的是（A）光电效应是瞬时发生的（B）所有金属都存在极限频率（C）光电流随着入射光增强而变大（D）入射光频率越大，光电子最大初动能越大6.【2014·新课标全国卷Ⅱ】在人类对微观世界进行探索的过程中，科学实验起到了非常重要的作用。

下列说法符合历史事实的是（填正确答案标号，选对1个给2分，选对2个得4分，选对3个得5分，每选错1个扣3分，最低得分0分）。

A.密立根通过油滴实验测得了基本电荷的数值B.贝克勒尔通过对天然放射性现象的研究，发现了原子中存在原子核C.居里夫妇从沥青铀矿中分离出了钋（P0）和镭（R a）两种新元素D.卢瑟福通过а粒子散射实验，证实了在原子核内存在质子E.汤姆孙通过阴极射线在电场和在磁场中的偏转实验，发现了阴极射线是由带负电的粒子组成，并测出了该粒子的比荷7．【2014·北京卷】质子、中子和氘核的质量分别为m1、m2和m3，当一个质子和一个中子结合成氘核时，释放的能量是（c表示真空中的光速）A．（m1+m2-m3）c B.（m1-m2-m3）c C. （m1+m2-m3）c2 D.（m1-m2-m3）c2[8.【2014·山东卷】氢原子能级如图，当氢原子从n=3跃迁到n=2的能级时，辐射光的波长为656nm。

高考物理原子物理学与相对论选择题汇编（2019-2014全国各地高考真题共38题有答案）1．（2019•全国）玻尔对前人的原子模型做了改进，提出了一些假设，其中的一个假设是（）A．整个原子是电中性的B．电子在原子核外运动C．正电荷集中在原子中心的原子核上D．电子仅能在一些半径为特定值的轨道上运行2．（2019•全国）天然放射性元素Th经过若干次α衰变和若干次β衰变后变成Pb，则（）A．α衰变的次数是6次B．β衰变的次数是8次C．Th核比Pb核多24个中子D．Th核比Pb核多16个质子3．（2019•全国）关于原子核和核反应，下列说法正确的是（）A．同位素的中子数相同而质子数不同B．若核反应中有能量释放，则一定有质量亏损C．原子核发生裂变会产生质量亏损，而聚变不会产生质量亏损D．β衰变会改变原子核的电荷数，而α衰变不会改变原子核的电荷数4．（2019•新课标Ⅰ）氢原子能级示意图如图所示。

光子能量在1.63eV～3.10eV的光为可见光。

要使处于基态（n＝1）的氢原子被激发后可辐射出可见光光子，最少应给氢原子提供的能量为（）A．12.09eV B．10.20eV C．1.89eV D．1.51eV 5．（2019•新课标Ⅱ）太阳内部核反应的主要模式之一是质子﹣质子循环，循环的结果可表示为4H→He+2e+2v已知H和He的质量分别为m p＝1.0078u和mα＝4.0026u，1u＝931MeV/c2，c为光速。

在4个H转变成1个He的过程中，释放的能量约为（）A．8MeV B．16MeV C．26MeV D．52MeV 6．（2018•全国）如图为氢原子的能级示意图：a表示从能级n＝5到n＝3的跃迁：b表示从能级n＝4到n＝2的跃迁：c表示从能级n＝3到n＝1的跃迁。

氢原子在（）A．过程b发射的光频率最大，过程a发射的光波长最长B．过程a发射的光频率最小，过程b发射的光波长最短C．过程c发射的光频率最大，过程a发射的光波长最长D．过程c发射的光频率最小，过程b发射的光波长最短7．（2018•全国）C测年是考古中常用的一种方法。